בשנות השישים החלו אסטרונומים לשים לב שנדמה היה כי היקום חסר מיסה כלשהו. בין תצפיות מתמשכות על הקוסמוס ותורת היחסות הכללית, הם קבעו שחלק ניכר מהמיסה ביקום צריך להיות בלתי נראה. אך גם לאחר הכללתו של "חומר אפל" זה, אסטרונומים עדיין יכלו להסביר רק כשני שליש מכל החומר הגלוי (המכונה הבריאוני).
זה הוליד את מה שהאסטרופיסיקאים כינו את "בעיית הברון החסרה". אך סוף סוף מדענים גילו מה יכול להיות החומר הנורמלי האחרון החסר ביקום. על פי מחקר שנערך לאחרונה על ידי צוות מדענים בינלאומיים, החומר החסר הזה מורכב מחוטים של גז חמצן מיונן מאוד שנמצא במרחב שבין הגלקסיות.
המחקר, שכותרתו "תצפיות על הברונים החסרים במדיום האינטרגלקטי החם", הופיע לאחרונה בכתב העת המדעי טבע. המחקר הובל על ידי פבריציו ניקסטרו, חוקר מהמרכז Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ברומא, וכלל חברים מהמכון ההולנדי למחקר חלל ב- SRON, המרכז לאסטרופיסיקה של הרווארד-סמיתסוניאן (CfA), המכון האסטרונומיה של האסטרונומיה. Nacional Autonoma de Mexico, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP-UNLP) ואוניברסיטאות מרובות.
לצורך מחקרם, הצוות התייעץ בנתונים מתוך סדרת מכשירים לבחינת החלל בסמוך לקווסר המכונה 1ES 1553. קוואזרים הם גלקסיות מסיביות במיוחד עם גרעינים פעילים (AGN) הפעילים כמויות אדירות של אנרגיה. אנרגיה זו היא תוצאה של הצטברות גז ואבק על חורים שחורים-על-מסיביים (SMBHs) במרכז הגלקסיות שלהם, והתוצאה היא שהחורים השחורים פולטים קרינה וסילונים של חלקיקים מחוממים-עליים.
בעבר, החוקרים האמינו כי מהעניין הרגיל ביקום, בערך 10% היו קשורים בגלקסיות בעוד 60% היו קיימים בענני גז מפוזרים הממלאים את החללים העצומים בין הגלקסיות. עם זאת, עדיין לא הוותר על 30% מהחומר הרגיל. מחקר זה, שהיה שיאו של חיפוש בן 20 שנה, ביקש לקבוע אם ניתן למצוא את הבריאונים האחרונים גם במרחב הבין-גלקטי.
תיאוריה זו הוצעה על ידי צ'רלס דנפורת, מקורב במחקר ב- CU בולדר וסופר משותף למחקר זה, במאמר משנת 2012 שהופיע ב העיתון האסטרופיסי - תחת הכותרת "מפקד הבריון במדיום אינטגרגלקטי רב-שלבי: 30% מהבריונים עשויים להיות חסרים". בתוכו הציע דנפורת כי ככל הנראה, הבריונים החסרים יימצאו במדיום האינטרגלקטי החם-חם (WHIM), תבנית דמוי רשת במרחב הקיימת בין גלקסיות.
כפי שציין מייקל שול - פרופסור למדעים אסטרופיסיים ופלנטריים באוניברסיטת קולורדו בולדר ואחד המחברים המשותפים למחקר - השטח הפרוע הזה נראה כמו המקום המושלם לחפש אותו. "כאן הטבע הפך להיות סוטה מאוד ," הוא אמר. "המדיום הבין-גלאקטי הזה מכיל חוטי גז בטמפרטורות של כמה אלפי מעלות לכמה מיליוני מעלות."
כדי לבחון תיאוריה זו, הצוות השתמש בנתונים מהספקטרוגרף של Cosmic Origins (COS) בטלסקופ החלל האבל כדי לבחון את ה- WHIM בסמוך לקוואר 1ES 1553. לאחר מכן הם השתמשו במשימה רב-מראה רנטגן של סוכנות החלל האירופית (ESA). XMM-Newton) כדי לחפש מקרוב אחר סימנים של הבריונים, שהופיעו בצורת מטוסים מיוניים מאוד של גז חמצן המחומם לטמפרטורות של כמיליון מעלות צלזיוס.
ראשית, החוקרים השתמשו ב- COS בטלסקופ החלל האבל כדי לקבל מושג היכן הם עשויים למצוא את הברונים החסרים ב- WHIM. לאחר מכן הם התגוררו בבריונים האלה באמצעות הלוויין XMM-ניוטון. בצפיפות שרשמו, הצוות הגיע למסקנה שכאשר יוחלף ליקום כולו, גז חמצן סופר-מיונן זה יכול להוות 30% אחרונים מהחומר הרגיל.
כפי שציין פרופ 'שול, תוצאות אלה לא רק פותרות את תעלומת הברונים החסרים, אלא גם יכלו לשפוך אור על אופן התחלת היקום. "זה אחד מעמודי התווך העיקריים לבדיקת תיאוריית המפץ הגדול: להבין את מפקד הבריון של מימן והליום וכל השאר בטבלה המחזורית," אמר.
במבט קדימה ציין שול כי החוקרים מקווים לאשר את ממצאיהם על ידי לימוד קוואזרים בהירים יותר. שול ודנפורת 'יבדקו גם כיצד הגיע גז החמצן לאזורים אלה של המרחב הבין-גלקטי, אם כי הם חושדים שהוא פוצץ שם במהלך מיליארדי שנים מגלקסיות וקוואזרים. אולם בינתיים, כיצד "החומר החסר" הפך לחלק מה- WHIM נותרה שאלה פתוחה. כפי ששאל דנפורת:
"איך זה מגיע מהכוכבים והגלקסיות כל הדרך החוצה לחלל הבין-גלקטי?" יש איזושהי אקולוגיה בין שני האזורים, והפרטים על כך אינם מובנים היטב. "
בהנחה שהתוצאות הללו נכונות, מדענים יכולים כעת להתקדם עם מודלים של קוסמולוגיה שבהם מתוארים כל ה"חומר הרגיל "הנחוץ, אשר יביא אותנו צעד קרוב יותר להבנת האופן בו היקום התפתח והתפתח. עכשיו, אם היינו יכולים למצוא רק את החומר האפל החמקמק הזה ואנרגיה אפלה, הייתה לנו תמונה שלמה על היקום! אה ובכן, תעלומה אחת בכל פעם ...
